دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 3 2024 09 22 Comparative analysis of metabolites in order to identify genotypes with high remobilization efficiency in barley grain filling stage in response to drought stress آنالیز مقایسه‌ایی متابولیت‌ها به منظور شناسایی ژنوتیپ‌های با کارایی انتقال مجدد بالا در مرحله پرشدن دانه جو در پاسخ به تنش خشکی 111 132 4512 10.22103/jab.2024.23610.1577 FA زهره حاجی برات گروه زیست شناسی سلولی مولکولی ، دانشکده علوم و فناوری زیستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران. 0000-0001-5801-1886 عباس سعیدی استاد بیوتکنولوژی گیاهی، دانشکده علوم و فناوری زیستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران. 0000-0001-6721-5389 محمدرضا غفاری گروه زیست‌شناسی سیستم‌ها، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج ایران 0000-0002-7139-8613 مهرشاد زین العابدینی گروه زیست‌شناسی سیستم‌ها، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج ایران. 0000-0002-3436-4334 قاسم حسینی سالکده استاد، گروه علوم مولکولی، دانشگاه مک کواری، سیدنی 2109، NSW، استرالیا 0000-0002-5124-4721 احمد موسی پور گرجی موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران ایران محمدرضا حاجی رضایی استاد، موسسه ژنتیک گیاهی و تحقیقات گیاهان زراعی لایبنیز، سیلند، آلمان 0000-0002-7533-0827 Journal Article 2024 06 11 Objective Drought conditions at the terminal of grain filling stage are one of the main factors limiting barley yield. In stressful conditions, due to the limitation of current photosynthesis, the importance of storing more stems and its contribution to the production of the final product will be significant. Among other internodes of the stem, the penultimate internode plays the most important role in remobilization. The aim of this study is to investigate the drought tolerance of two cultivars and one line of barley with different degrees of remobilize of substances and also to investigate the comparative metabolic analysis on the penultimate internodes of three genotypes of barley Yousef (tolerant), Morocco (sensitive) and line PBYT17 (semi-tolerant) under the terminal of grain filling stage Materials and methods Evaluation of metabolomics analysis of barley genotypes (Yousef, Morocco and line PBYT17) in response to drought stress was carried out 21 and 28 days after the application of drought stress in the grain filling stage. Also, the ability to remobilize stem penultimates of Yusuf, Morocco and PBYT17 genotypes in response to drought was investigated. Identification of metabolites profile which included 17 metabolites including soluble sugars, sugar phosphate, sugar nucleotide, organic acids, phosphorylated metabolites and nucleotides. Results The results obtained from the metabolomics data showed that Youssef cultivar had a significantly higher efficiency than other cultivars in retransmission, related to penultimate. Among the investigated genotypes, 17 metabolites were identified. The amount of transferred reserves and the amount of remobilization efficiency were significantly different among different genotypes. Two cultivars Yousef and Morocco had the highest and lowest remobilization efficiency under stress conditions, respectively. Our results showed that the tolerant genotype, by increasing UDP-glucose and glucose-6-phosphate, led to the synthesis of trehalose-6-phosphate, which plays a key role in remobilization materials in the stem. Conclusions In general, the results of this research show that the effective metabolites in the remobilze of stem reserves can play a major role in maintaining the performance of barley plants during the drought stress at the end of the season, and this issue can be targeted solutions to increase the genotype performance. The desired varieties of barley that face drought stress at the end of the season should be used. This study may provide potential directions and valuable resources for further study of drought stress in the barley. هدف: شرایط خشکی انتهایی در مرحله پر شدن دانه یکی از عوامل اصلی محدودکننده عملکرد جو است. در شرایط تنش، به دلیل محدودیت فتوسنتز جاری، اهمیت ذخیره بیشتر ساقه و سهم آن در تولید محصول نهایی قابل توجه خواهد بود. میانگره پنالتیمیت در میان سایر میانگره‌‌های ساقه بیشترین نقش را در انتقال مجدد ایفا می‌‌کند. هدف این مطالعه .بررسی تحمل به خشکی دو رقم و یک لاین جو با درجات مختلف انتقال مجدد مواد و همچنین بررسی آنالیز متابولیتی مقایسه­‌ای بر روی میانگره‌های پنالتیمیت سه ژنوتیپ جو یوسف (متحمل)، موروکو (حساس) و لاینPBYT17  (نیمه متحمل) طی شرایط خشکی انتهایی بود. مواد و روش‌ها: ارزیابی آنالیز متابولومیکس ژنوتیپ‌های جو (یوسف، موروکو و لاین PBYT17) در پاسخ به تنش خشکی در 21 و 28 روز بعد از اعمال تنش خشکی در مرحله پرشدن دانه انجام شد. همچنین بررسی قابلیت انتقال مجدد پنالتیمیت­های ساقه­ی ژنوتیپ­های یوسف، موروکو و PBYT17 در پاسخ به خشکی صورت گرفت. شناسایی پروفایل متابولیت‌‌ها که شامل 17 متابولیت از جمله قندهای محلول، قند فسفات، نوکلئوتید قند، اسیدهای آلی، متابولیت‌‌‌‌‌های فسفریله و نوکلئوتیدها بود. نتایج: نتایج حاصل از داده‏‌‌های متابولومیکس نشان داد که رقم یوسف کارایی معنی‏‌دار بالاتری نسبت به ارقام دیگر در انتقال مجدد، مربوط به پنالتیمیت داشت. در میان ژنوتیپ‌‌های مورد بررسی، 17 متابولیت شناسایی شدند. میزان ذخایر انتقال یافته و مقدار کارایی انتقال مجدد به طور معنی­داری در بین ژنوتیپ­های مختلف متفاوت بود. دو رقم یوسف و موروکو به ترتیب با بالاترین و کمترین کارایی انتقال مجدد در شرایط تنش، برخوردار بودند. نتایج ما نشان داد که ژنوتیپ متحمل با استفاده از افزایش UDP-گلوکز و گلوکز 6 فسفات، منجر به تولید تره‌هالوز 6 فسفات شد که نقش کلیدی در انتقال مجدد مواد در ساقه به عهده دارد. نتیجه‌گیری: به طور کلی نتایج حاصل از این پژوهش نشان می‌دهد که متابولیتهای موثر در انتقال مجدد ذخایر ساقه می‌تواند نقشی اصلی در حفظ عملکرد گیاهان جو طی تنش خشکی آخر فصل ایفا نماید و این موضوع می­تواند راهکارهایی هدفمند برای افزایش عملکرد ژنوتیپ‌های موردنظر جو که با تنش خشکی آخر فصل مواجه می‌شوند به کار گرفته شود. این مطالعه ممکن است جهت گیری‌‌های بالقوه و منابع ارزشمندی را برای مطالعه بیشتر تنش خشکی در جو فراهم کند. https://jab.uk.ac.ir/article_4512_63c4b1baf3b4460fa9936b1a20919bec.pdf